煤炭是化工不可或缺的原料,也是煤炭產(chǎn)業(yè)鏈上的碳排放大戶(hù)。日前印發(fā)的《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見(jiàn)》提出,推動(dòng)包括化工、石化和鋼鐵等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳改造升級(jí),并加強(qiáng)化石能源清潔高效利用。
近年來(lái),技術(shù)創(chuàng)新和政策支持促進(jìn)現(xiàn)代煤化工與新能源耦合發(fā)展,實(shí)現(xiàn)更高效、環(huán)保的能源利用。未來(lái),煤化工清潔高效發(fā)展將盯準(zhǔn)科技創(chuàng)新和多產(chǎn)業(yè)融合,堅(jiān)持高端化、多元化、低碳化發(fā)展。
煤炭地位短期難被取代
近年來(lái),隨著傳統(tǒng)煤炭企業(yè)向煤化工轉(zhuǎn)型,我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。2023年,煤(甲醇)制烯烴產(chǎn)能為1865萬(wàn)噸,較2019年增長(zhǎng)17.9%;煤制氣產(chǎn)能67.1億立方米,較2019年增長(zhǎng)33.3%;煤制乙二醇產(chǎn)能1118萬(wàn)噸,較2019年增長(zhǎng)131.5%;煤制油產(chǎn)能1138萬(wàn)噸,較2019年增長(zhǎng)23.56%。
煤制油、煤制天然氣可為國(guó)家能源安全提供戰(zhàn)略支撐和應(yīng)急保障。通過(guò)煤化工過(guò)程生產(chǎn)的烯烴、乙二醇、甲醇等化工原料,可廣泛用于生產(chǎn)塑料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥等產(chǎn)品,有助于減少對(duì)外依賴(lài),提高石化產(chǎn)品自給能力。
但同時(shí),煤化工行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)是煤炭產(chǎn)業(yè)鏈上的碳排放大戶(hù)。“由于現(xiàn)代煤化工工藝中調(diào)氫反應(yīng)不可缺失,因此耗水與碳排放較多,由‘三廢’特別是煤化工廢水引起的環(huán)保問(wèn)題突出。”中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)教授劉淑琴告訴《中國(guó)能源報(bào)》記者。
然而,在中國(guó)化工領(lǐng)域,煤炭短期內(nèi)其很難被其他原料完全取代,因此其清潔高效利用成為關(guān)鍵。劉淑琴表示,通過(guò)采用節(jié)能、降碳、節(jié)水、減污技術(shù),提高資源能源利用效率,并積極探索二氧化碳捕集利用與封存等技術(shù),現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型。
技術(shù)創(chuàng)新仍有空間
以合成氨和甲醇為例,權(quán)威統(tǒng)計(jì)顯示,大多數(shù)國(guó)家以天然氣為主要原料,而我國(guó)約80%的合成氨和甲醇由煤炭制成,導(dǎo)致煤化工行業(yè)碳排放強(qiáng)度較高。氫作為合成氨和甲醇的原料氣,生產(chǎn)1公斤煤制氫會(huì)排放約11公斤二氧化碳,相比之下,天然氣制氫的碳排放可減少一半。
中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《2023中國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展報(bào)告》指出,煤炭清潔高效利用最主要的方向是煤化工,而技術(shù)創(chuàng)新不足仍是制約現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸,尤其是缺乏下游產(chǎn)品高端化核心技術(shù),且產(chǎn)業(yè)鏈較短。
“當(dāng)前,煤化工能源利用與資源轉(zhuǎn)化效率偏低、初級(jí)產(chǎn)品多,精細(xì)化、差異化、專(zhuān)用化下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不足,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。”劉淑琴指出,我國(guó)現(xiàn)代煤化工科技創(chuàng)新需在共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、“卡脖子”技術(shù),以及部分重大裝備、重要材料上實(shí)現(xiàn)新突破。“面對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈短、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)單一、基礎(chǔ)產(chǎn)品占比過(guò)高的情況,我國(guó)煤化工需要向高端化、多元化、低碳化方向發(fā)展,避免同質(zhì)化、低水平重復(fù)建設(shè)。
探索與新能源融合
“近年來(lái),國(guó)家出臺(tái)一系列政策,鼓勵(lì)現(xiàn)代煤化工與新能源技術(shù)結(jié)合,如氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和支持煤化工與綠電、綠氫、綠氧等產(chǎn)業(yè)耦合示范。”劉淑琴稱(chēng),部分現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品是新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料,例如煤液化瀝青可為電池產(chǎn)業(yè)提供負(fù)極原料。“另一方面,儲(chǔ)能技術(shù)也可為煤化工提供靈活的節(jié)能減排方案。”
據(jù)了解,目前在建的寶豐能源煤基新材料項(xiàng)目采用綠氫與現(xiàn)代煤化工融合生產(chǎn)工藝,烯烴總產(chǎn)能300萬(wàn)噸/年,其中40萬(wàn)噸將依托配套建設(shè)的風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目。相比純煤方案,該項(xiàng)目有望增加甲醇產(chǎn)量122.89萬(wàn)噸/年,節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤253萬(wàn)噸/年,減少碳排放量631萬(wàn)噸/年。
煤炭企業(yè)在原料開(kāi)發(fā)方面的優(yōu)勢(shì)也可延伸至煤化工項(xiàng)目。近期,位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯的山東能源集團(tuán)內(nèi)蒙古榮信化工有限公司烯烴項(xiàng)目開(kāi)建。“一二期項(xiàng)目原料煤和氣化煤部分利用達(dá)拉特旗周邊煤礦產(chǎn)品。向南300公里范圍內(nèi)不僅有為煤制烯烴配套建設(shè)項(xiàng)目,還有集團(tuán)內(nèi)部煤礦企業(yè)的煤礦,節(jié)省了原料運(yùn)輸成本。”該項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,項(xiàng)目采用的技術(shù)設(shè)備可減少蒸汽用量,降低循環(huán)水用量,減少污水處理量,并接入部分綠電,提高清潔能源利用比例。